اثرات بیوچار و پودر گیاه ذرت بر خواص فیزیکی خاک و کاهش فرسایش بادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناس ارشد مدیریت بیابان، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد. ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد. ایران.

3 دانشیار، گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

چکیده

انتشار ریزگردها از فرسایش بادی یک پدیده گسترده‌ای است، که پیامدهای قابل توجهی برای اکوسیستم‌ها و سلامت انسان دارد. افزودن مواد مؤثر در خاک‏های تخریب شده روشی مناسب برای ایجاد و ثبات خاکدانه می‎باشد که می‎تواند منجر به کاهش تولید ریزگرد شود. این مطالعه به منظور بررسی تأثیر بیوچار بقایای ذرت و پودر بقایای ذرت بر خصوصیات خاک و فرسایش بادی خاک دشت شهرکرد انجام شد. در این تحقیق علاوه بر پودر حاصل از بقایای گیاه ذرت، بیوچار آن در سایز کوچکتر از 2 میلی‎متر تهیه و به خاک لومی مورد مطالعه در نسبت 5 درصد وزنی افزوده شد. در طول دوره آزمایش، خاک‎ها در زمان‏های 5، 20، 45 و 60 روز پس از اضافه نمودن بیوچار و پودر حاصل از بقایای گیاه ذرت نمونه‎برداری شدند تا تغییرات خواص خاک در طول زمان ارزیابی شود. همچنین در یک دوره 60 روزه در تونل باد شبیه‌سازی انجام گرفت که نشان داد، چگونه اصلاح خاک می‌تواند به طور غیرمستقیم پتانسیل فرسایش باد را کنترل نماید. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که استفاده از پودر بقایای گیاه ذرت باعث افزایش معنی‌دار (سطح 0/05) ماده آلی و پایداری خاکدانه نسبت به بیوچار آن می‌شود. استفاده از پودر بقایای گیاه ذرت، ماده آلی خاک را به ترتیب 1/17، 1/27، 1/77 و 2/1 برابر در روز 5، 20، 45 و 60 نسبت به نمونه شاهد افزایش داد. خاک فرسایش یافته در روز 5 و 60 در تیمار بیوچار بقایای گیاه ذرت به ترتیب 184/24 و 65/15 گرم بر متر مربع بود و در روز 5 و 60 تیمار در پودر بقایای گیاه ذرت به ترتیب 171/84 و 49/49 گرم بر متر مربع است. در نهایت استفاده از پودر بقایای گیاه ذرت سبب ثبات خاک، افزایش پایداری خاک و در نهایت منجر به کاهش معنی‌دار (سطح 05/0) فرسایش بادی خاک شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of biochar and powdery maize on soil properties and reducing wind erosion

نویسندگان [English]

  • Marjan Taleb shams 1
  • Nasrin Gharahi 2
  • Mehdi Pajoohesh 3
1 M.Sc. Student of Management of Deseret Area, Faculty of Natural Resource and Earth Science, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
2 Assistant Professor, Environmental Sciences Department, Faculty of Natural Resource and Earth Science, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
3 Associate Professor, Natural Engineering Department, Faculty of Natural Resource and Earth Science, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
چکیده [English]

Dust release from wind erosion is a widespread phenomenon, which has significant consequences for ecosystems and human health. Addition of active ingredients to degraded soils is a suitablegood method to create and stabilize aggregates that can reduce fine dust production. This study was conducted to investigate the effect of powdery maize residues and maize biochar on soil properties and wind erosion of Shahrekord plain. In this study, in addition to powder obtained from maize plant residues, maize biochar was prepared in a size of less than 2 mm and added to the studied loam soil in a ratio of 5% by weight. During the experimental period, soils were sampled at 5, 20, 45 and 60 days after addition of biochar and powder from maize residues, to evaluate changes in soil properties over time. Simulations were also performed over a 60-day period in a wind tunnel to show how soil remediation can indirectly control wind erosion potential. Experimental results showed that the use of powder of maize cob residues caused a significant increase (probability level< 0.05) in organic matter and aggregate stability compared to maize biochar. The use of powder of maize cob residues increases soil organic matter by 1.17, 1.27, 1.77 and 2.1 times on days 5, 20, 45 and 60, respectively, compared to the control sample. Eroded soil on day 5 and 60 of biochar treatments were 184.24 and 65.15 g / m2, respectively, and on days 5 and 60, for powder of maize cob residues were 171.84 and 49.49 g / m2, respectively. Finally, the use of powder of maize residues caused soil stability, increasing soil stability and ultimately led to a significant reduction in (p <0.05) soil wind erosion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biochar of maize residues
  • Powder of maize residues
  • Soil properties
  • Soil erosion

مراجع

اصغری، ش. (1390). اثرات لجن فاضلاب پتروشیمی تبریز بر کربن آلی، شاخص های پایداری خاک و محدودیت های هماهنگی خاک نیمه خشک. آب خاک، (3)25، 539-530.
امامی، ع. (1375). روش‌های تجزیه گیاهان (نشریه شماره 982). تهران: انتشارات موسسه تحقیقات خاک و آب.
ایرانمنش، م.، قرهی، ن.، و پژوهش، م. (1398). بررسی اثر پوشش گیاهی، بیوچار و پودر پوست گردو در کنترل فرسایش بادی در تونل باد. مدیریت بیابان، (13)7، 148-135.
جعفری شالکوهی، ع.، وفاییان، م.، روشن ضمیر، م. ع.، و میرمحمد صادقی، م. (1394). ارزیابی عوامل موثر بر تثبیت خاک‌های ریز دانه در برابر باد برای جلوگیری از ظهور میکرو گرانشی. مجله علوم و خاک، (73) 19، 286-273.
سلطانی محمدی، ا.، خدا رحمی، ی.، برومنی‌ نصب، س.، و ناصری، ع. (1398). ارزیابی تأثیر بیوچار اصالح شده و زئولیت بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک لوم. حفاظت منابع آب و خاک، 4(8)، 87-100.
رزاقی، ف.، و رضایی، ن. (1396). اثر سطوح مختلف بیوچار بر خواص فیزیکی خاک با بافت‌های مختلف. حفاظت از منابع آب و خاک، (1)7، 88-75.
رفاهی، ه. (1394). کنترل فرسایش بادی و کنترل آن (چاپ هفتم). تهران: انتشارات دانشگاه تهران، 671ص.
زلفی ‌بوریانی، م.، رونقی، ع.، کریمیان، ن.، قاسمی، ر.، و یثربی، ج. (1395). اثر بیوچار تهیه شده از کود مرغی در دماهای متفاوت بر ویژگی‌های شیمیایی یک خاک آهکی. علوم آّب و خاک، (75)20، 86-73.
صادقی، س. ح.ر. (1389). مطالعه و اندازه گیری فرسایش آبی. تهران: دانشگاه تربیت مدرس، 200ص.
صالحی، ن.، و نادری، م. (1394). فرسایش خاک و پدیده گرد و غبار در جنوب شهرکرد، استان چهارمحال و بختیاری. اولین کنفرانس بین‌المللی گرد و غبار. اهواز، اسفند 1394، 463-458.
صداقت، م.، مهرنیا، س.ر.، برزگر، ص.، و زنگی آبادی، م.ع. (1396). تأثیر مخاطره آمیز کاهش سطح تاغ‌زار‌های اطراف شهر کرمان بر تشکیل کانون های ریزگرد. مدیریت خطرات محیطی، (3)3، 201-199.
عظیم زاده، ی.، و نجفی، ن. (1395). اثر بیوچار بر ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک. مدیریت اراضی، (2)4، 173-161.
عقیلی ناظق، ن.، همت، ع.، رضایی‌نژاد، ی.، و صادقی، م. (1388). تاثیر اضافه کردن دراز مدت کودهای آلی بر برخی خواص فیزیکی و مکانیکی خاک. علوم به‌زراعی گیاهی (پژوهش‌های کشاورزی)، (2)1، 63-49.
قربانی م.، و حسینی، س.ص. (1384). فقر مواد غذایی خاک: نگرشی اقتصادی برفرسایش. علوم کشاورزی و منابع طبیعی، (1)12، 157-147.
Andrenelli, M.C., Maienza, A., Genesio, L., Miglietta, F., Pellegrini, S., Vaccari, F. P., and Vignozzi, N. (2016). Field application of pelletized biochar: Short term effect on the hydrological properties of a silty clay loam soil. Agricultural Water Management, 163, 190-196.
Behera, B., Mohanty, S.K., and Behura, A.K. (2007). Effect of mulches on production potential, economics and soil fertility status of maize + pigeonpea intercropping under rainfed conditions of eastern ghats orissa. Indian. Journal of Dryland Agricultural Research and Development, 22(1), 37-40.
Busscher, W.J., Novak, J.M., and Ahmedna, M. (2011). Physical Effects of Organic Matter Amendment of a Southeastern US Coastal Loamy Sand. Soil Science, 176(12), 661–667.
Chepil, W. S., and Woodruff, N. P. (1963). The physics of wind erosion and its control. Journal of Advances in Agronomy, 15, 211-302.
Gaolu, S., Fang, S.F., and Tong, Z.Y. (2014). Effect of rice husk biochar and charcoal fly ash on some physical properties of expansive clayey soil (Vertisol). Catena, 114, 37-44.
Herath, H.M.S.K., Camps-Arbestian, M. and Hedley, M. (2013). Effect of biochar on soil properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol. Geoderma, 209-210, 188-197.
Dane, J. H., and Topp, C. G. (2002). Methods of Soil Analysis, Madison: Soil Science Society of America, 39p.
Jien, S. H., and Wang, C.S. (2013). Effects of biochar on soil properties and erosion potential in a highly weathered soil. Catena, 110, 225-233.
Kim, K.R., Kim, J.G., Park, J.S., Kim, M.S., Owens, G., Youn, G.H., and Lee, J.S. (2012). Immobilizer assited management of metal contaminated agriculture soils for safer food production. Journal of Environmental Management, 102, 88-95.
Lal, R., and Shukla, M.K. (2004). Principles of Soil Physics. New York: CRC Press, 736p.
Leenders, J.K. (2006). Wind erosion control with scattered vegetation in the Sahelian zone of Burkina Faso. Ph.D. T, Wageningen University and Research Centre, 184p.
Lehmann, J., Gaunt, J., and Rondon, M. (2007). Bio-char Sequestration in Terrestrial Ecosystem - A Review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11, 403-427.
Liu, Z., Chen, X., Jing, Y., Li, Q., Zhang, J., and Huang, Q. (2014). Effects of biochar amendment on rapeseed and sweet potato yields and water stable aggregate in upland red soil. Catena, 123, 45-51.
Mukherjee, A., Lal, R., and Zimmerman, A.R. (2014). Effects of biochar and other amendments on the physical properties and greenhouse gas emissions of an artificially degraded soil. Science of the Total Environment, 487, 26–36.
Nelissen, V., Saha, B.K., Ruysschaert, G., and Boeckx, P. (2014). Effect of different biochar and fertilizer types on N2O and NO emissions. Soil Biology and Biochemistry, 70, 244-255.
Obia, A., Mulder, J., Martinsen, V., Cornelissen, G., and Borresen, T. (2016). In situ effects of biochar on aggregation, water retention and porosity in light-textured tropical soils. Soil and Tillage Research, 155, 35–44.
Olesen, K.P. (2010). Turning sandy soil to farmland: 66% water saved in sandy soil treated with nanoclay, desert control. Proceding of the 11th International Confrence on Nanomateials and Reserche Application. October 2021. 1-10.
Padidar, M., Jalalian, A., Abdouss, M., Najafi, P., Honargoo, N., and Fallahzadeh, J. (2016). Effect s of Nanolay on Some physical properties of sand soil and wind erosion. International Journal of Soil Science, 11(1), 9-13.
Poulos, H.M., Chernoff, B., Fuller, P.L., and Butman, D. (2012). Mapping the potential distribution of the invasive red shiner. Cyprinell alutrensis (Teleostei: Cyprinidae) across waterways of the conterminous United States. Aquatic Invasions, 7(3), 377−385.
Schmidt, M.W.I., and Noack, A.G. (2000). Black carbon in soils and sediments: Analysis, distribution, implications and current challenges. Global Biogeochemical Cycles, 14(3), 777–793.
Udo, K., and Takewaka, S. (2007). Experimental study of blown sand in a vegetated area. Journal of Coastal Research, 23(5), 1175–1182.
Van Bavel, C.H.M. (1946). Mean weight diameter of soilaggregates as astatistical indexof aggregation.Soil Science Society of America Journal, 14, 20-23.
Walkley, A., and Black, I.A. (1934). Estimation of soil organic carbon by the chromic acid titration method. Soil Scinces, 37, 29-38.
Youssef, F., Visser, S. M., Karssenberg, D., Erpul, G., Cornelis, W. M., Gabriels, D., and Poortinga, A. (2012). The effect of vegetation patterns on wind-blown mass transport at the regional scale: A wind tunnel experiment. Geomorpholgy, 159-160, 178-188.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 تیر 1400
  • تاریخ بازنگری: 17 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش: 17 شهریور 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار